Понимание механизмов консенсуса блокчейна

Объяснение от Tech in Asia, охватывающее три основных механизма консенсуса, используемых в системах блокчейна: доказательство выполнения работы (PoW), доказательство доли владения и доказательство полномочий (PoA), а также то, как они позволяют децентрализованным сетям согласовывать состояние транзакций.

Эта стенограмма является доступной копией оригинальной стенограммы видео (opens in a new tab), опубликованной Tech in Asia. Она была слегка отредактирована для удобства чтения.

Что такое механизмы консенсуса? (0:00)

Блокчейн — хайповое слово 2018 года. Но знаете ли вы, как децентрализованная одноранговая система без авторитетного лица принимает решения? Ответ кроется в механизмах консенсуса. Существуют различные механизмы консенсуса, но все они служат одной цели: гарантировать, что записи являются верными и честными. Разница заключается в способе достижения консенсуса. Здесь мы рассмотрим три типа механизмов консенсуса.

Доказательство выполнения работы (PoW) (0:23)

В системе доказательства выполнения работы (PoW) данные транзакций хранятся в блоках и проверяются путем решения людьми сложной математической задачи, прикрепленной к ним. Обычно это делается с помощью мощных компьютеров и известно как «майнинг». Вознаграждение в виде криптовалюты выдается первому майнеру, который решит эту задачу.

Представьте себе группу охотников за сокровищами, пытающихся открыть сундук со сложным замком. Подбор правильной комбинации утомителен, но первый, кто это сделает, получает вознаграждение. Проще говоря, доказательство выполнения работы (PoW) — это гонка за правильной комбинацией к сундуку с сокровищами. Криптовалюты, такие как Биткоин и Эфириум, используют механизм доказательства выполнения работы (PoW).

Доказательство доли владения (1:04)

Далее у нас идет доказательство доли владения. Здесь создатель нового блока, также известный как валидатор, выбирается случайным образом на основе того, какой стейк он вносит в сеть. Чем выше размещенный стейк, тем выше шанс быть выбранным в качестве валидатора.

Давайте применим это к сценарию с сундуком сокровищ. Представьте себе группу охотников за сокровищами, соревнующихся за сундук. Сундук выдается в качестве вознаграждения на основе системы лотереи. Чтобы принять участие, каждый охотник должен купить лотерейные билеты. Чем больше билетов покупает каждый охотник, тем выше шанс на победу. Протоколы блокчейна, такие как Ouroboros от Cardano и EOS, используют консенсус доказательства доли владения.

Доказательство полномочий (PoA) (1:42)

Наконец, доказательство полномочий (PoA) — модифицированная форма доказательства доли владения. Здесь валидаторами могут стать только утвержденные стороны, выбранные на основе их репутации.

Давайте вернемся к сценарию с сундуком сокровищ. Группа охотников за сокровищами создает союз и объединяет свои сокровища. На основе их уровня надежности группа назначает нескольких избранных для обеспечения достоверности содержимого сундука. Hyperledger Fabric от IBM и тестовая сеть Kovan в Эфириуме — вот некоторые примеры систем блокчейна, которые используют доказательство полномочий (PoA).

Гибридные модели консенсуса (2:14)

В то время как традиционные блокчейн-компании существуют на основе одного механизма консенсуса, некоторые инновационные компании внедряют несколько протоколов консенсуса. Возьмем, к примеру, Opet Foundation, которая создает уникальный блокчейн для хранения данных, собранных в ее приложении-чатботе для обучения, применяя протоколы как доказательства полномочий (PoA), так и доказательства выполнения работы (PoW).

Такие данные, как академические, внеклассные и личностные профили студентов, хранятся в блокчейне и потенциально проверяются с помощью структуры доказательства полномочий (PoA) на базе Hyperledger Fabric. Валидаторами в данном случае выступают авторитетные образовательные учреждения или даже национальные регистраторы и соответствующие министерства образования. Это помогает гарантировать, что все данные студентов заслуживают доверия.

Но кто будет работать бесплатно? Консенсус доказательства выполнения работы (PoW) вступает в игру, чтобы предоставить вознаграждение валидаторам, выполнившим работу.

Приватность и данные студентов (3:02)

С помощью Hyperledger Fabric каждая запись студента защищена приватным ключом хеша, принадлежащим студенту. Доступ к данным можно получить только тогда, когда студент предоставляет уникальный ключ. Это означает, что приватность студентов сохраняется и контролируется самими студентами.

Например, когда студенты подают заявление в университет через платформу Opet, они предоставляют университету уникальный ключ от своих записей. Благодаря этому университет получает доступ к их последним академическим записям. Студенты также смогут видеть, были ли их записи разблокированы или хотя бы рассмотрены для подачи заявления. Это повышает эффективность и прозрачность по сравнению с традиционными методами.

Заключение (3:37)

Объединяя модели доказательства выполнения работы (PoW) и доказательства полномочий (PoA), блокчейн-решение Opet Foundation обеспечивает приватность данных студентов, одновременно стимулируя как образовательные учреждения, так и студентов, когда они вносят свой вклад в платформу. Поскольку блокчейны набирают популярность, создание еще большего количества уникальных гибридных систем — лишь вопрос времени.